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DE20016734U1 - Polymerelektrolytmembran - Brennstoffzellen - System mit Kühlung durch nicht, schwach oder stark elektrisch leitende fluide Medien - Google Patents

Polymerelektrolytmembran - Brennstoffzellen - System mit Kühlung durch nicht, schwach oder stark elektrisch leitende fluide Medien

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Publication number
DE20016734U1
DE20016734U1 DE20016734U DE20016734U DE20016734U1 DE 20016734 U1 DE20016734 U1 DE 20016734U1 DE 20016734 U DE20016734 U DE 20016734U DE 20016734 U DE20016734 U DE 20016734U DE 20016734 U1 DE20016734 U1 DE 20016734U1
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DE
Germany
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cooling medium
fuel cell
cell system
fuel
stack
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DE20016734U
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English (en)
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Proton Motor Fuel Cell GmbH
Original Assignee
Proton Motor Fuel Cell GmbH
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Publication date
Application filed by Proton Motor Fuel Cell GmbH filed Critical Proton Motor Fuel Cell GmbH
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Description

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K 51 787/8
POLYMERELEKTROLYTMEMBRAN-BRENNSTOFFZELLENSYSTEM MIT KÜHLUNG DURCH NICHT, SCHWACH ODER STARK ELEKTRISCH LEITENDE FLUIDE MEDIEN
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellen-System mit einer Mehrzahl an Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen, die eine Membranelektrodeneinheit, eine anodenseitige Bipolarplatte und eine kathodenseitige Bipolarplatte aufweisen, und die in Form eines Stapels übereinander angeordnet sind, wobei das Brennstoffzellen-System zur Kühlung mit nicht, schwach oder stark elektrisch leitenden fluiden Medien geeignet ist. Bevorzugt werden die Brennstoffzellen mit Brenngas und Oxidationsmittel unter niedrigem Druck betrieben, wobei als Brenngas bevorzugt Wasserstoff oder ein Methanol-Wasser-Gemisch in flüssiger oder gasförmiger Form und als Oxidationsmittel Luft oder Sauerstoff verwendet wird.
Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen enthalten eine Anode, eine Kathode und eine dazwischen angeordnete Ionenaustauschermembran. Mehrere Brennstoffzellen bilden einen Brennstoffzellenstapel, wobei die einzelnen Brennstoffzellen durch als Stromsammler wirkende bipolare Platten voneinander getrennt werden. Zur Erzeugung von Elektrizität wird ein Brenngas, z.B. Wasserstoff, über Gasverteilungskanäle in den Anodenbereich und ein Oxidationsmittel, z.B. Luft oder Sauerstoff, über Gasverteilungskanäle in den Kathodenbereich eingebracht. Das Einbringen der Reaktanden kann sowohl unter Überdruck (etwa 2 · 105 bis 4 · 105 Pa) als auch annähernd bei atmosphärischem Druck (etwa 1,3 • 105 bis 1,5 · 105 Pa abs) erfolgen. Anode und Kathode enthalten in den
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mit der Polymerelektrolytmembran in Kontakt stehenden Bereichen jeweils eine Katalysatorschicht. In der Anodenkatalysatorschicht wird der Brennstoff unter Bildung von Kationen und freien Elektronen oxidiert, in der Kathodenkatalysatorschicht wird das Oxidationsmittel durch Aufnahme von Elektronen reduziert. Die Kationen wandern durch die Ionenaustauschermembran zur Kathode und reagieren mit dem reduzierten Oxidationsmittel, wobei, wenn Wasserstoff als Brenngas und Sauerstoff als Oxidationsmittel verwendet werden, Wasser entsteht. Bei der Reaktion von Brenngas und Oxidationsmittel werden große Wärmemengen frei, die mittels Kühlung abgeführt werden müssen. Die Kühlung kann sowohl durch gasförmige Medien, z.B. Luft, als auch durch fluide Medien erfolgen.
Bei herkömmlichen Brennstoffzellenstapeln mit Flüssigkeitskühlung erfolgt die Kühlung durch Kühlkanäle in den bipolaren Platten, die aus zentralen Verteil- und Sammelleitungen gespeist werden. Da typischerweise zwischen 20 bis 50 bis hin zu mehreren hundert Einzelbrennstoffzellen in Reihe geschaltet werden, muß das Kühlmedium in den zentralen Zu- und Abführungskanälen längs in oder gegen die Stromrichtung durch den Brennstoffzellenstapel geführt werden. Um zu verhindern, daß durch das Kühlmedium die unterschiedlichen elektrischen Potentiale der in Reihe geschalteten Einzelzellen elektrisch miteinander verbunden werden und es somit zu Kurzschlüssen zwischen Zellen bzw. zu Materialzersetzungen kommt, wird als Kühlflüssigkeit deionisiertes Wasser verwendet. Deionisiertes Wasser besitzt allerdings ein hohes Aufnahmevermögen für lösliche Ionen aller Art, es muß deshalb beim Einsatz in Brennstoffzellensystemen kontinuierlich ersetzt oder gereinigt werden, z.B. durch Ionentauscheranlagen. Eine derartige Reinigung ist häufig erforderlich, da die Kühlmedien üblicherweise durch
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Wärmetauscheranlagen geführt werden, wo sie sich mit Fremdionen anreichern. Derartige Fremdionen erhöhen nicht nur die elektrische Leitfähigkeit des Kühlmediums in unerwünschter Weise, sondern viele der Fremdionen (Cu2+, Ni2+) schädigen zudem die Festpolymerelektrolytmembran, wenn das Kühlmedium mit der Membran in direkten Kontakt kommt.
Die Auswahl an geeigneten Kühlmedien bei Brennstoffzellen-Systemen mit konventioneller Kühlung ist daher stark eingeschränkt. Es können keine Kühlmedien verwendet werden, die in direktem Kontakt mit Membran, Katalysatorschicht, Gasdiffusionsschicht, Dichtungssystem und/oder Bipolarplatten zur Schädigung derselben führen könnten, wie das z.B. bei Ölen, mit Fremdionen aus Wärmetauscheranlagen angereichertem Kühlwasser, Kühlwasser mit Frostschutzmitteln oder Alkoholen der Fall ist.
Diese Einschränkungen hinsichtlich der verwendbaren Kühlmedien bedingen Einschränkungen der Einsatzmöglichkeiten der Brennstoffzellen-Systeme. Wird beispielsweise ein deionisiertes Wasser als Kühlmedium verwendendes Brennstoffzellen-System in sehr kalter Umgebung abgeschaltet, kann bis zur erneuten Inbetriebnahme das Kühlmedium eingefroren sein und irreversible Schäden am Brennstoffzellen-System hervorrufen.
Insbesondere bei Brennstoffzellen, die als Brenngas Wasserstoff, der über hervorragende Diffusionseigenschaften verfügt, verwenden, besteht die Gefahr, daß mangels einer geeigneten Rückhaltung Brenngas direkt in die Umgebung austreten kann. Insbesondere bei Verwendung der
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Brennstoffzellen in geschlossenen Räumen kann daher eine Explosionsgefahr nicht zuverlässig ausgeschlossen werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und ein Brennstoffzellen-System bereitzustellen, das nicht auf die Verwendung elektrisch nicht leitender Kühlmedien eingeschränkt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, ein Brennstoffzellen-System bereitzustellen, das mittels nicht, schwach oder stark elektrisch leitender fluider Medien gekühlt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es außerdem, ein Brennstoffzellen-System bereitzustellen, das mittels Kühlmedien, die irgendwelche Bestandteile der Brennstoffzellen schädigen können, wenn sie mit ihnen in Kontakt kommen, gekühlt werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Brennstoffzellen-System bereitzustellen, das bei Undichtigkeiten in einem Reaktionsmittelraum das Reaktionsmittel nicht unmittelbar in die Umgebung entläßt.
Die Aufgabe wird gelöst durch das Brennstoffzellen-System mit einer Mehrzahl an Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen, die eine Membranelektrodeneinheit, eine anodenseitige Bipolarplatte und eine kathodenseitige Bipolarplatte aufweisen, und die in Form eines Stapels übereinander angeordnet sind, wobei an der Oberseite und an der Unterseite des Stapels Stromsammler angeordnet sind, und wobei das Brennstoffzellen-System dadurch gekennzeichnet ist, daß
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zwischen einander benachbarten Brennstoffzellen des Stapels jeweils ein Zwischenraum zur Aufnahme eines Kühlmediums vorgesehen ist,
ein Kühlmediummantel vorgesehen ist, der den Stapel mindestens an dessen Seitenflächen umgibt, und der
mindestens einen Kühlmedium-Verteilungsraum in den mindestens eine Kühlmedium-Eintrittsöffnung mündet, und
mindestens einen Kühlmedium-Sammelraum, in den mindestens eine Kühlmedium-Austrittsöffnung mündet, ausbildet,
- wobei der Kühlmediummantel mit mindestens einer Endplatte, die an einer stapelabgewandten Außenfläche des Stromsammlers angeordnet ist, und/oder mit mindestens einem Abdeckelement zur Ausbildung eines von Kühlmedium durchströmbaren Raums verbunden ist, und
- wobei die Außenoberflächen der Brennstoffzellen mit Schutzmaterial und/oder elektrisch isolierendem Material umhüllt sind.
Das Verfahren zur Kühlung des Brennstoffzellen-Systems mit einer Mehrzahl an Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen, die eine Membranelektrodeneinheit, eine anodenseitige Bipolarplatte und eine kathodenseitige Bipolarplatte aufweisen, und die in Form eines Stapels übereinander angeordnet sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlmediummantel vorgesehen wird, der den Stapel mindestens an dessen Seitenflächen umgibt und mit mindestens einer Endplatte des Stapels und/oder mit mindestens einem Abdeckelement zur Ausbildung eines Kühlmediumraums verbunden ist, und ein fluides Kühlmedium durch den Kühlmediumraum geströmt wird, wobei das Kühlmedium mindestens Zwischenräume zwischen einander benachbarten Zellen des Stapels durchströmt und dabei mit den zellabgewandten Oberflächen der
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Bipolarplatten der Brennstoffzellen in Berührung kommt und die Brennstoffzellen kühlt.
Zur Kühlung des Brennstoffzellen-Stapels wird das Kühlmedium an einer Seite in den Kühlmediumraum eingeführt, durchströmt den Stapel, d.h.
strömt durch die Zwischenräume zwischen den Brennstoffzellen, und tritt an einer anderen Seite, bevorzugt der entgegengesetzten Seite, wieder aus dem Kühlmediumraum aus.
Eine Einzelbrennstoffzelle setzt sich zusammen aus den Komponenten Membranelektrodeneinheit, bestehend aus Membran, kathoden- und anodenseitiger Katalysator- und Gasdiffusionsschicht, sowie einer anodenseitigen und einer kathodenseitigen Bipolarplatte und dem Dichtungssystem. In den bipolaren Platten sind häufig Gas Verteilungsstrukturen eingearbeitet oder auf sie aufgebracht. Jede einzelne Brennstoffzelle benötigt auch Zuführungen und Abführungen für Brenngas sowie Oxidationsmittel. Die Brennstoffzellen sind in der Regel rechteckig, können aber auch jede andere gewünschte Form haben.
Ebenso kann der Kühlmediurnmantel grundsätzlich jede beliebige Form haben, solange gewährleistet ist, daß das Kühlmedium hinreichend gleichmäßig durch die Zwischenräume zwischen den Brennstoffzellen strömen kann. Bei bestimmten Zellformen, etwa achteckigen Zellen, kann es zur Sicherung einer ausreichend gleichmäßigen Strömung vorteilhaft sein, mehrere Kühlmedium-Verteilungsräume und/oder Sammelräume vorzusehen.
Die räumliche Anordnung oder Ausrichtung des Brennstoffzellen-Systems ist beliebig. Wird das System so angeordnet, daß die Brennstoffzellen
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einen Stapel nebeneinander angeordneter Zellen bilden, wird das System also gegenüber der "aufrechten" Stapelung um 90° gedreht, kann das Kühlmedium in vertikaler Richtung durch die Zwischenräume zwischen den Zellen strömen.
Das erfindungsgemäße Brennstoffzellen-System sowie das Verfahren zur Kühlung des Brennstoffzellen-Systems erfordern grundsätzlich nur das Vorhandensein einer einzigen Brennstoffzelle (Zwischenräume zwischen benachbarten Zellen liegen dann nicht vor), üblicherweise wird es jedoch mehrere Brennstoffzellen enthalten, die zu einem Brennstoffzellen-Stapel aufgestapelt sind, typischerweise etwa 10 bis 100 Brennstoffzellen.
Die Brennstoffzellen werden dergestalt aufeinandergestapelt, daß zwischen benachbarten Zellen jeweils ein Zwischenraum verbleibt, durch den Kühlmedium strömen kann. An der Unterseite und der Oberseite des Stapels sind jeweils Stromsammler, typischerweise in Form von Stromsammei- und -ableitungsblechen, vorgesehen. Die Brennstoffzellen und die Stromsammler werden elektrisch in Reihe geschaltet, d.h., die Zwischenräume zwischen den einzelnen Brennstoffzellen werden jeweils mittels eines elektrisch leitfähigen Verbinders überbrückt. Abgeschlossen wird der Brennstoffzellenstapel schließlich von Endplatten, die an der jeweils stapelabgewandten Seite der Stromsammler angebracht werden.
In den Zwischenräumen zwischen den Brennstoffzellen werden Abstandhalter Strukturen vorgesehen. Diese Abstandhalterstrukturen können aus einem elektrisch leitfähigen Material wie Metall oder kohlenstoffhaltigen Materialien, wie Kohlefaserpapier mit porösen Strukturen, hergestellt werden und gleichzeitig als elektrische Verbinder zwischen den einzelnen Brennstoffzellen wirken. Es können jedoch auch
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elektrisch nicht leitfähige Abstandhalterstrukturen, z.B. aus Kunststoff, eingesetzt und separate elektrische Verbinder vorgesehen werden. Die Abstandhalterstrukturen können separate Bauteile sein, sie können jedoch auch einstückig mit einer Bipolarplatte oder einstückig mit zwei Bipolarplatten ausgebildet werden. Als Materialien für die Abstandhalterstrukturen sind elektrisch leitfähige Materialien bevorzugt. Bei einstückiger Ausbildung mit einer oder mit beiden der angrenzenden Bipolarplatten bestehen sie aus einem identischen Material wie die Bipolarplatten, typischerweise Metall oder kohlenstoffhaltige Materialien.
Die Abmessungen der Zwischenräume müssen so gewählt werden, daß sie ein ungehindertes Strömen des Kühlmediums und eine gleichmäßige Kühlung erlauben. Je nach Größe der Brennstoffzellen kann ein Abstand zwischen benachbarten Zellen von ca. 0,1 bis 10 mm, bevorzugt 0,2 bis 5 mm, besonders bevorzugt 0,2 bis 1 mm, als geeignet betrachtet werden. Eine in den Zwischenräumen vorgesehene Abstandhalterstruktur sollte das Fließen des Kühlmediums möglichst wenig behindern. Abstandhalterstrukturen, die für das Kühlmedium kanal- oder porenförmige Strukturen ausbilden, sind bevorzugt.
Durch die Stapelreihenfolge - Brennstoffzelle, Zwischenraum (mit Abstandhalterstruktur), Brennstoffzelle, usw. - erfolgt eine hydraulische Parallelschaltung des Kühlmediums quer durch den Brennstoffzellenstapel, wodurch eine sehr gleichmäßige Kühlung mit sehr geringen Druckdifferenzen erreicht wird. Typischerweise liegt der Druckverlust, abhängig von der Größe der Brennstoffzellen und der Wärmeaufnahme des Kühlmediums, im Bereich von einigen hundert Pa bis einige tausend Pa.
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Zusätzlich zu den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Brennstoffzellen kann auch noch je ein Zwischenraum zwischen der untersten bzw. der obersten Brennstoffzelle eines Stapels und dem jeweils angrenzenden Stromsammler vorgesehen werden. Diese zusätzlichen Zwischenräume haben den Vorteil, daß auch über die allerunterste bzw. alleroberste Bipolarplatte eines Stapels Kühlmittel strömt. In diesem Fall ist eine elektrische Verbindung zwischen diesen abschließenden Bipolarplatten und dem Stromsammler erforderlich.
Die Brennstoffzellen können beliebige handelsübliche Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen sein, z.B. mit Kohlefaservlies-Elektroden, Bipolarplatten aus Metall oder Grafit und einer Nafion®-Membran oder Gore-Membran. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist es lediglich wesentlich, daß die einzelnen Brennstoffzellen so abgedichtet sind, daß kein Kühlmedium in das Innere der Brennstoffzellen gelangt. Dabei ist es unwesentlich, ob jede Zelle für sich abgedichtet ist, oder ob die Abdichtung erst beim Zusammenspannen der Brennstoffzellen zu einem Stapel erfolgt. Die Anforderungen an die Abdichtung der Zellen gegenüber dem Kühlmedium sind relativ leicht zu erfüllen, da in den Brennstoffzellen ein höherer Druck herrscht als im Kühlmittelsystem. Typisch sind Brenngasdrücke von ca. 0,3 · &Igr;&Ogr;5 bis 0,5
• &Igr;&Ogr;5 Pa über Atmosphärendruck und Oxidationsmitteldrücke von ca. 0,1
• 105 bis 0,5 · &Igr;&Ogr;5 Pa über Atmosphärendruck. Das erfindungsgemäße System ist grundsätzlich für beliebige brenngasseitige und oxidationsmittelseitige Drücke geeignet, z. B. auch für Drücke von 2 ■ 105 bis 4 · 105 Pa oder höher. Bei einem Auftreten von Dichtungsproblemen findet also eher ein Lecken von Reaktionsgas in das Kühlmedium statt. Das Eindringen von Kühlmedium in die Zellen ist nicht begünstigt.
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Der Brennstoffzellenstapel ist an seinem Umfang mit einem Kühlmediummantel ummantelt. Die Ummantelung erfolgt derart, daß an einer Seite des Brennstoffzellenstapels ein bevorzugt kammerartiger Verteilungsraum für das Kühlmedium und an einer anderen, bevorzugt der entgegengesetzten, Seite des Brennstoffzellenstapels ein identischer oder ähnlicher Sammelraum für das Kühlmedium entsteht. Wenn sich Verteilungsraum und Sammelraum nicht an entgegengesetzten Seiten befinden, ist es bevorzugt, Abstandhalter zwischen den einzelnen Zellen so auszubilden, daß das Kühlmedium vom Verteilungsraum zum Sammelraum geführt wird. Der Sammelraum kann auch anders geformt sein als der Verteilungsraum, solange er zur Aufnahme und Weiterleitung des aus dem Stapel austretenden Kühlmediums geeignet ist. Der Verteilungsraum weist eine Kühlmedium-Eintrittsöffnung auf, durch die Kühlmedium in den Verteilungsraum eintritt, und der Kühlmediumsammelraum weist eine Kühlmedium-Austrittsöffnung auf, durch die das Kühlmedium den Kühlmantel wieder verläßt. Insbesondere bei hohen Brennstoffzellenstapeln oder großflächigen Brennstoffzellen kann es vorteilhaft sein, in die Verteilungskammer eine Verteilungsstruktur zur besseren Strömungsführung des Kühlmediums einzubringen. Alternativ oder zusätzlich können auch mehrere oder viele Kühlmedium-Eintrittsöffnungen vorgesehen werden, die ebenfalls eine gleichmäßige Verteilung des eingebrachten Kühlmediums fördern. Auch der Sammelraum kann mehrere Austrittsöffnungen besitzen. Die Eintrittsöffnung(en) und die Austrittsöffnung(en) können in den Kühlmediummantel oder in eine oder beide Endplatten oder sowohl in den Kühlmediummantel als auch in die Endplatten integriert sein.
Der Kühlmantel muß nicht notwendigerweise einstückig ausgebildet sein, er kann vielmehr auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt werden,
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die miteinander verschweißt, verklebt oder in sonstiger Weise dicht verbunden werden. Beispielsweise können ein separater Verteilungsraum und Sammelraum vorgesehen werden, und die beiden verbleibenden, noch nicht abgedeckten Seitenflächen des Brennstoffzellenstapels können mit jeweils einer Platte versehen werden, die bei Verbindung mit dem Verteilungsraum einerseits und dem Sammelraum andererseits einen durchgehenden Kühlmediummantel ergeben.
Als Materialien für den Kühlmediummantel sowie die Verteilerstruktur finden bevorzugt nicht leitende Kunststoffmaterialien Verwendung. Dies ist jedoch nicht zwingend. Bei Kühlung mit einem nicht leitenden Kühlmedium können grundsätzlich auch elektrisch leitende Materialien verwendet werden, beispielsweise Edelstahl. Es ist lediglich erforderlich, daß die bipolaren Platten sowie die Stromsammler und die den elektrischen Kontakt zwischen den Brennstoffzellen untereinander, bzw. gegebenenfalls zwischen Brennstoffzellen und Stromsammlern, vermittelnden Verbinder keinen elektrischen Kontakt zum Kühlmediummantel haben. Zur elektrischen Isolierung kann beispielsweise eine elektrisch isolierende Schicht an der Innenseite der an den Brennstoffzellenstapel anliegenden Kühhnediummantel-Seitenfläche angebracht werden, oder es kann zwischen Kühlmediummantel-Seitenflächen und den gegenüberliegenden Seitenflächen des Brennstoffzellenstapels ein Zwischenraum freigelassen werden. Ein derartiger Zwischenraum hat gleichzeitig den Vorteil, daß auch an den Außenflächen des Brennstoffzellenstapels Kühlmedium vorbeiströmt. Ein derartiger Zwischenraum würde typischerweise eine Breite von bis zu 10 mm haben, bevorzugt aber nur bis zu etwa 1 mm betragen, um zu gewährleisten, daß das Kühlmedium bevorzugt durch die Zwischenräume zwischen den Zellen strömt.
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Zur elektrischen Isolierung der Stromsammler können diese ebenfalls flächenmaßig so ausgebildet werden, daß ein körperlicher Kontakt zum Kühlmediummantel vermieden wird, oder es kann zwischen Stromsammlera und Kühlmediummantel eine elektrische Isolierung vorgesehen werden.
Bei elektrisch leitenden Kühlmedien empfiehlt sich die Verwendung nicht leitender Materialien für alle Bauteile. Die bipolaren Platten, die Stromsammler und die elektrischen Verbinder, z.B. die Abstandhalterstruktur zwischen den Brennstoffzellen, müssen natürlich stets aus elektrisch leitfähigem Material bestehen. Diese Bauteile werden bei Verwendung eines leitfähigen oder eines aggressiven Kühlmediums mit einer entsprechenden Schutzschicht überzogen, z.B. mit Isolierlack bei Verwendung leitfähiger Kühlmedien, oder einem anderen, gegen das verwendete Kühlmedium beständigen Material. Es ist möglich, alle mit einer schützenden oder isolierenden Schicht zu überziehenden Teile separat zu behandeln. Dies hat jedoch den Nachteil, daß die Schicht an den elektrischen Kontaktstellen wieder entfernt werden muß. Es ist daher bevorzugt, den Brennstoffzellenstapel einschließlich Abstandhaltern vollständig zusammenzubauen und erst dann mit Isolierlack zu überziehen, beispielsweise durch Tauchen. Auf diese Weise wird der gesamte Brennstoffzellenstapel vollständig eingekapselt, isoliert und geschützt.
Der Kühlmediummantel umschließt die Seitenflächen des Brennstoffzellenstapels. An der Oberseite und der Unterseite des Brennstoffzellenstapels werden Endplatten, z.B. aus glasfaserverstärktem Kunststoff, angebracht, wobei die Kontaktstellen zwischen Kühlmantel und Endplatten kühlmediumdicht abgedichtet werden müssen. Das kann
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beispielsweise dadurch erfolgen, daß in die Endplatten eine dem Umfang des Kühlmediumrnantels entsprechende, umlaufende Nut eingearbeitet wird, wobei die Breite der Nut etwas größer sein muß als die Wandstärke des Kühlmediummantels. In die Nut wird ein Dichtmittel, beispielsweise Silikon, eingebracht und dann der Kühlmediummantel in das Dichtmittel eingesenkt oder gedrückt. Alternativ kann auch einfach die Endplatte auf den Kühlmediummantel aufgesetzt und die entstehenden Kanten mit Dichtmittel abgedichtet werden. Bei Endplatten, deren Fläche formgleich mit dem Kühlmediummantel-Querschnitt, aber geringfügig kleiner als der innere Querschnitt des Kühlmediummantels ist, kann auch Dichtmittel an den Stirnseiten der Endplatte aufgebracht werden und diese dann in den Kühlmediummantel eingesetzt werden.
Es ist auch möglich, den Kühlmediummantel in Form einer Wanne auszubilden, in den der Brennstoffzellenstapel eingesetzt wird. In diesem Fall wird nur eine der Endplatten des Brennstoffzellenstapels zur Ausbildung des vom Kühlmedium durchströmbaren Raums verwendet. Alternativ kann auch der Brennstoffzellenstapel samt beiden Endplatten vollständig in dem vom Kühlmedium durchströmbaren Raum aufgenommen sein. Der Kühlmediummantel wird dann mit separaten Abdeckelementen verschlossen, wobei Durchführungen für Gase und zur Stromabnahme vorgesehen werden müssen.
Zur Versorgung der Brennstoffzellen mit Brenngas und Oxidationsmittel weisen die Brennstoffzellen jeweils eine Brenngaszuführung und eine Brenngasabführung sowie eine Oxidationsmittelzuführung und eine Oxidationsmittelabführung auf. Diese Reaktionsmittelzuführungen und/ -abführungen müssen in einer Weise angeordnet und abgedichtet werden, daß keinerlei Kontakt zwischen Reaktionsmitteln und Kühlmedium
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möglich ist. In dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellen-System liegt eine vollständige Entkopplung der Medien - Oxidationsmittel, Brenngas, Kühlmedium - und der jeweiligen Dichtungssysteme in den einzelnen Brennstoffzellen und im Brennstoffzellenstapel vor. Durch die Entkoppelung der Dichtungssysteme kann der Brennstoffzellenstapel aus bereits vor dem Zusammenbau auf Dichtigkeit überprüften Einzelzellen aufgebaut werden. Es müssen lediglich die einzelnen Gaszuführkanäle und Gasabführkanäle für Brenngas und Oxidationsmittel zwischen den Einzelzellen abgedichtet werden.
Wenn der Brennstoffzellenstapel mit einem schützenden oder isolierenden Überzug versehen werden soll, ist es möglich, den Stapel mit allen Gaszuführungen fertig zusammenzubauen, zu überziehen und dann in den Kühlmediummantel einzusetzen und den Kühlmediumraum mittels Endplatten oder Abdeckelementen zu verschließen.
Die Dichtung für das Kühlmedium erfolgt ausschließlich über die Endplatte oder die Endplatten des Brennstoffzellenstapels oder andere Abdeckplatten und wird somit aus dem unmittelbaren Brennstoffzelleninneren entfernt. Probleme, wie sie bei Brennstoffzellensystemen, in denen die Abdichtung der einzelnen Medien führenden Schichten in den Einzelzellen sowie der Medienzu- und
-abführungskanäle erst beim kompletten Zusammenbau des Stapels erfolgt, nämlich Probleme aufgrund der Verschiedenartigkeit der einzelnen Medien-Dichtungssysteme und Dichtungsanforderungen, werden vermieden.
Eine bevorzugte Art zur Entkoppelung aller Medien besteht darin, in jeder Brennstoffzelle zwischen Membranelektrodeneinheit und den
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beidseitig daran angrenzenden bipolaren Platten Dichtungen dergestalt vorzusehen, daß Teilbereiche der bipolaren Platten und der Membranelektrodeneinheit außerhalb dieser Dichtung liegen, wobei dies für die anodenseitige bipolare Platte und die kathodenseitige bipolare Platte nicht überlappende Bereiche sind. Dabei kann es sich um Eckbereiche, aber auch um andere, z.B. mittige, Bereiche handeln, so daß sich beispielsweise eine Kreuzströmung der Reaktionsgase ergibt. Der Bereich innerhalb der Dichtung zwischen Membranelektrodeneinheit und anodenseitiger bzw. kathodenseitiger Bipolarplatte ist der aktive Reaktionsbereich mit Zuführung und Abführung für das jeweils benötigte Reaktionsgas. In den Bereichen außerhalb der Dichtung liegen die Zu- und Abführungen des in dem jeweiligen aktiven Reaktionsbereich nicht benötigten Reaktionsgases, die jeweils separat abgedichtet sind. Besonders vorteilhaft an dieser Anordnung ist, daß die Brenngaszu- und abführungen sowie die Oxidationsmittelzu- und -abführungen im Kühlmediumraum liegen und von Kühlmedium umspült werden. Das hat den Vorteil, daß durch die Umschließung des gesamten Brennstoffzellenstapels durch das Kühlmedium der Austritt von Reaktionsgasen aus den Zellen an die Atmosphäre unterbunden wird, d.h., das System ist eigensicher gegenüber Undichtigkeiten auf der Brenngasseite sowie der LufWSauerstoffseite. Umgekehrt kann der Eintritt des Kühlmediums in die Reaktionsgaskreisläufe unterbunden werden, wenn der Druck in den Reaktionsgaskreisläufen über dem Druck des Kühlmediumkreislaufs liegt.
Die Zuführung und Abführung der Reaktionsgase in den von Kühlmedium durchströmten Raum hinein oder aus ihm heraus erfolgt bevorzugt durch Durchlässe in den Endplatten.
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Am Austritt des Kühlmediums kann ein Gasabscheider eingebaut werden, wodurch ein einfacher und schneller Nachweis auch geringer Mengen an ausgetretenen Reaktionsgasen möglich ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Brennstoffzellen-Systems kann, wenn Leitungswasser als Kühlmedium verwendet wird, das erwärmte Kühlmedium direkt in einen Brauchwasserkreislauf eingekoppelt werden. Es kann aber auch ein Wärmetauscher verwendet werden. In jedem Fall ist aufgrund des geringen Druckverlusts beim Durchströmen des Brennstoffzellensystems nur eine geringe Pumpleistung zum Umpumpen erforderlich.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch zwei Brennstoffzellen mit
dazwischenliegender Abstandhalterstruktur,
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Fig. 2a einen Vertikalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellen-System,
Fig. 2b einen Horizontalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellen-System,
Fig. 3a eine erfindungsgemäße Abdichtung zwischen Kühlmediummantel und Endplatte,
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Fig. 3b eine weitere erfindungsgemäße Abdichtung zwischen Kühlmediummantel und Endplatte,
Fig. 4a eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Abdichtung zwischen Membranelektrodeneinheit und anodenseitiger Bipolarplatte
sowie der Zuführung und Abführung von Oxidationsmittel,
Fig. 4b eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Abdichtung zwischen Membranelektrodeneinheit und kathodenseitiger Bipolarplatte sowie Brenngaszuführung und Brenngasabführung.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, setzt sich eine Einzelbrennstoffzelle 8 prinzipiell zusammen aus den Komponenten Membranelektrodeneinheit 1 - bestehend aus Membran, kathoden- und anodenseitigen Katalysator- und Gasdiffusionsschichten - sowie einer anodenseitigen 2 und kathodenseitigen 3 Bipolarplatte und dem Dichtungssystem. In den bipolaren Platten sind Gasverteilungsstrukturen eingearbeitet, die in Fig. 1 durch die gestrichelten Linien angedeutet sind. Die beiden Brennstoffzellen sind voneinander beabstandet angeordnet, wobei zwischen der anodenseitigen Bipolarplatte der einen Zelle und der kathodenseitigen Bipolarplatte der anderen Zelle eine leitfähige Abstandhalterstruktur 4' den elektrischen Kontakt sicherstellt. Die Abstandhalterstruktur 4' besitzt Durchgänge für ein Kühlmedium 13, das an der anodenseitigen Bipolarplatte 2 der einen Zelle und der kathodenseitigen Bipolarplatte 3 der Nachbarzelle entlangströmt und die Zellen dadurch kühlt. Die Durchgänge für das Kühlmedium sind bevorzugt kanal- oder porenförmige Strukturen. Die Abstandhalterstruktur kann entweder Teil einer Bipolarplatte einer
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Brennstoffzelle, Teil benachbarter Bipolarplatten aus benachbarten Brennstoffzellen oder ein eigenständiges Bauteil sein.
Fig. 2a zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellen-System senkrecht zur Ebene der Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels. Zwischen den einzelnen Brennstoffzellen 8 befinden sich Zwischenräume 4 mit Abstandhaltern 4'. Den oberen und unteren Abschluß des Brennstoffzellenstapels 10 bilden Stromsammler 7, 7'. Die Anordnung aus Brennstoffzellenstapel 10 und Stromsammlern 7, T ist an ihrem gesamten Umfang von einem Kühlmediummantel 9 umgeben, der so geformt ist, daß an zwei gegenüberliegenden Seiten des Brennstoffzellenstapels jeweils ein kammerartiger Raum ausgebildet wird. Der in Fig. 2a an der linken Seite dargestellte Raum ist der Kühlmedium-Verteilungsraum 11, in den eine Kühlmedium-Eintrittsöffnung 14 mündet und in dem sich eine Kühlmedium-Verteilerstruktur 12 befindet. Der in Fig. 2a an der rechten Seite dargestellte Raum ist der Kühlmedium-Sammelraum 11', in den eine Kühlmedium-Austrittsöffnung 14' mündet. Den oberen und unteren Abschluß des Kühlmediummantels 9 bilden Endplatten 6, 6', die mit dem Kühlmediummantel so verbunden werden, daß kein Kühlmedium austreten kann. Bevorzugt wird zur Abdichtung zwischen Kühlmediummantel 9 und Endplatten 6, 6' ein Dichtmittel verwendet, das ohne Schädigung von Kühlmediummantel 9 und Endplatten 6, 6' wieder abgelöst werden kann, um problemlos Wartungsarbeiten an dem Brennstoffzellenstapel zu erlauben. In den Endplatten 6, 6' befinden sich Durchlässe zur Zuführung von Brenngas, z.B. Wasserstoff, und Sauerstoff oder Luft zu dem Brennstoffzellenstapel und zur Abführung von Brenngas und Sauerstoff oder Luft aus dem Brennstoffzellenstapel. Bei Betrieb des Brennstoffzellen-Systems tritt Kühlmittel an der
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Kühlmedium-Eintrittsöffnung 14 in den Kühlmedium-Verteilungsraum 11 ein, strömt durch die Zwischenräume 4 zwischen den Zellen 8 hindurch und erreicht den Kühlmedium-Sammelraum 11', den es durch die Kühlmedium-Austrittsöffnung 14' wieder verläßt. Die dargestellte Anordnung gewährleistet eine hydraulische Parallelschaltung des Kühlmediums quer durch den Brennstoffzellenstapel, wodurch eine besonders gleichmäßige Kühlung mit sehr geringen Druckdifferenzen erreicht wird.
Fig. 2b zeigt einen Schnitt durch einen Zwischenraum 4 zwischen zwei Brennstoffzellen 8 derselben Anordnung, wie sie in Fig. 2a gezeigt ist, parallel zur Brennstoffzellenebene geschnitten. In dem Zwischenraum 4 befinden sich Abstandhalter 4', dargestellt in Form paralleler Linien, die gleichzeitig als elektrische Verbinder zwischen den bipolaren Platten benachbarter Zellen wirken. Das Kühlmedium 13 strömt durch die Zwischenräume zwischen den Abstandhaltern 4'. An den beiden Seiten des Brennstoffzellenstapels, an denen kein Kühlmedium-Verteilungsraum 11 und kein Kühlmedium-Sammelraum 11' vorhanden ist, befinden sich die Kühlmediummantel-Seitenflächen 15, 15', an denen jeweils eine elektrisch isolierende Schicht 5, 5' vorgesehen ist, um den direkten Kontakt zwischen Kühlmediummantel 9 und stromführenden Bauteilen des Brennstoffzellenstapels 10 zu verhindern.
Die Fig. 3a und 3b zeigen erfindungsgemäße Abdichtungen zwischen Kühlmediummantel 9 und Endplatten 6, 6'. In Fig. 3a weist die Endplatte 6 eine Aussparung auf, in die der Kühlmediummantel 9 eingesenkt ist. Die Aussparung ist breiter als die Wandstärke des Kühlmediummantels 9, und der verbleibende Raum ist mit Dichtmittel 16
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gefüllt, wobei der Kühlmediummantel 9 im Bereich der Aussparung vollständig von Dichtmittel 16 umgeben ist.
Bei der in Fig. 3b gezeigten Ausführungsform ist das Dichtmittel 16 an der Innenseite des oberen und/oder unteren Rands des Kühlmediummantels aufgebracht. Der Kühlmediummantel 9 umschließt die Endplatte 6, d.h. das Dichtmittel 16 dichtet die Endplatte 6 an ihrem Außenumfang ab.
Die Fig. 4a und 4b zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entkopplung des Kühlmediumkreislaufs von den Brenngas- und Luft/Sauerstoff-führenden Kreisläufen. Zwischen der Membranelektrodeneinheit einer Brennstoffzelle und den anodenseitigen und kathodenseitigen bipolaren Platten befinden sich jeweils Dichtungen.
Fig. 4a zeigt eine Aufsicht auf die Anodenseite einer Membranelektrodeneinheit mit Dichtung 26 zur anodenseitigen bipolaren Platte. Die Dichtung 26 umschließt einen aktiven Reaktionsbereich 21, läßt aber zwei einander entgegengesetzt angeordnete Eckbereiche der Membranelektrodeneinheit frei. Die Brenngaszuführung 17 und die Brenngasabführung 18 befinden sich innerhalb des aktiven Reaktionsbereichs 21, die Oxidationsmittel-Zuführung 19 und die Oxidationsmittel-Abführung 20 befinden sich außerhalb des aktiven Reaktionsbereichs 21. Die Oxidationsmittel-Zuführung und -abführung sind mittels Dichtungen 24 und 25 gegen das Kühlmedium 13 abgedichtet.
Fig. 4b zeigt eine entsprechende Anordnung an der Kathodenseite. Die Dichtung 27 zwischen Membranelektrodeneinheit und bipolarer Platte grenzt einen aktiven Reaktionsbereich 21' ab. Die Oxidationsmittel-
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Zuführung 19 und die Oxidationsmittel-Abführung 20 befinden sich innerhalb des aktiven Reaktionsbereichs 2&Ggr;. Entgegengesetzt angeordnete Eckbereiehe der Membranelektrodeneinheit für eine Brenngaszuführung 17 mit Abdichtung 22 und eine Brenngasabführung 18 mit Abdichtung 23 liegen außerhalb der Dichtung 27.
Die außerhalb der Dichtung 26 liegenden Eckbereiche der Membranelektrodeneinheit und die außerhalb der Dichtung 27 liegenden Eckbereiche der Membranelektrodeneinheit überlappen einander nicht. Durch diese Anordnung ist eine überschneidungsfreie Zuführung und Abführung der Reaktionsgase zum aktiven Reaktionsbereich der Zelle ohne Kontakt zum Kühlmedium gewährleistet, wobei die Zuführungen und Abführungen jedoch vom Kühlmedium umspült werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellen-System umschließt das Kühlmedium den gesamten Brennstoffzellenstapel und jede Einzelbrennstoffzelle. Die Einzelbrennstoffzellen werden durch die hydraulische Parallelschaltung des Kühlmediums gleichmäßig und mit sehr geringer Druckdifferenz umströmt, und es sind geringe Umwälzraten für das Kühlmedium erforderlich. Der Kühlmediumkreislauf ist von den Zuführungen und Abführungen der Reaktionsgase vollständig entkoppelt, und auch die Dichtungssysteme für Brenngas, Oxidationsmittel und Kühlmedium sind vollständig entkoppelt, sowohl in der Einzelbrennstoffzelle als auch im Brennstoffzellenstapel. Die Kühlung erfolgt ausschließlich an den Oberflächen der anöden- und kathodenseitigen Bipolarplatten der Einzelbrennstoffzellen und an den Oberflächen des zusammengefügten Stapels. Hierdurch ist gewährleistet, daß das Kühlmedium keinerlei Schädigung der Membranelektrodeneinheit bewirken kann. Der Brennstoffzellenstapel kann aus bereits abgedichteten
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Einzelbrennstoffzellen aufgebaut werden, d.h. es müssen beim Zusammenbau nur noch die entsprechenden Reaktionsgaszuführungskanäle und Reaktionsgasabfühmngskanäle zu den Einzelzellen abgedichtet werden. Die Dichtung des Kühlmediums nach außen erfolgt über das Endplattensystem des Brennstoffzellenstapels.
Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht die Nutzung von nicht, schwach oder stark elektrisch leitenden fluiden Medien zur Kühlung, da eine vollständige Trennung und Kapselung des Kühlmediums von der aktiven Membranzone vorliegt und im Bedarfsfall - insbesondere bei stark leitenden oder aggressiven fluiden Medien - sowohl die einzelnen Brennstoffzellen als auch der Brennstoffzellenstapel mit einer elektrisch nicht leitenden Isolierschicht oder einer gegen das aggressive Medium beständigen Schutzschicht versehen werden können.
Daraus ergibt sich eine Reihe von Vorteilen:
Der Brennstoffzellenstapel kann selbst mit solchen Kühlmedien betrieben werden, die im direkten Kontakt mit Membran, Katalysatorschicht, Gasdiffusionsschicht, Dichtungssystem und/oder Bipolarplatte zur Schädigung derselben führen könnten (z.B. Öle, mit Fremdionen (Cu2+, Ni2+) aus Wärmetauscheranlagen angereichertes Kühlwasser, Kühlwasser mit Frostschutzmittel, Alkohole).
Das Brennstoffzellensystem kann durch geeignete Kühlmediumwahl "wintersicher" ausgeführt werden, d.h. z.B. durch die Zugabe von Frostschutzadditiven in das Kühlmedium läßt sich ein Einfrieren der Brennstoffzelle in einem weiten Minustemperaturbereich verhindern.
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Unabhängig davon ist die erfindungsgemäße Konstruktion auch bei Verwendung konventioneller Kühlmittel unter Sicherheitsaspekten bedeutsam, denn das Brennstoffzellen-System ist eigensicher gegenüber dem Austritt von Brenngas, da dieses im Falle eines Lecks vollständig vom Kühlmedium aufgenommen wird und nicht in die Umgebung entweichen kann.
Bemerkenswert ist auch der technisch sehr unkomplizierte Aufbau des Systems.
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Claims (14)

1. Brennstoffzellen-System mit einer Mehrzahl an Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (8), die eine Membranelektrodeneinheit (1), eine anodenseitige Bipolarplatte (2) und eine kathodenseitige Bipolarplatte (3) aufweisen, und die in Form eines Stapels (10) übereinander angeordnet sind, wobei an der Oberseite und an der Unterseite des Stapels (10) Stromsammler (7, 7') angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
- zwischen einander benachbarten Brennstoffzellen (8) des Stapels (10) jeweils ein Zwischenraum (4) zur Aufnahme eines Kühlmediums (13) vorgesehen ist,
- ein Kühlmediummantel (9) vorgesehen ist, der den Stapel (10) . mindestens an dessen Seitenflächen umgibt, und der
- mindestens einen Kühlmedium-Verteilungsraum (11), in den mindestens eine Kühlmedium-Eintrittsöffnung (14) mündet, und
- mindestens einen Kühlmedium-Sammelraum (11'), in den mindestens eine Kühlmedium-Austrittsöffnung (14') mündet, ausbildet,
- wobei der Kühlmediummantel (9) mit mindestens einer Endplatte (6, 6'), die an einer stapelabgewandten Außenfläche des Stromsammlers (7, 7') angeordnet ist, und/oder mit mindestens einem Abdeckelement zur Ausbildung eines von Kühlmedium (13) durchströmbaren Raums verbunden ist, und
- wobei die Außenoberflächen der Brennstoffzellen (8) mit elektrisch isolierendem Material und/oder Schutzmaterial umhüllt sind.
2. Brennstoffzellen-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzellen (8) jeweils mit einer Brenngaszuführung (17) und/ oder einer Brenngasabführung (18) und/ oder einer Oxidationsmittelzuführung (19) und/oder einer Oxidationsmittelabführung (20) ausgestattet sind, die innerhalb des Kühlmediummantels (9) angeordnet ist (sind).
3. Brennstoffzellen-System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem anodenseitigen aktiven Bereich (21) einer Brennstoffzelle (8) und der anodenseitigen Bipolarplatte (2) eine Dichtung (26) vorgesehen ist und die Oxidationsmittelzuführung (19) und/oder -abführung (20) außerhalb des aktiven Bereichs (21) angeordnet ist, und/oder zwischen dem kathodenseitigen aktiven Bereich (21') einer Brennstoffzelle (8) und der kathodenseitigen Bipolarplatte (3) eine Dichtung (27) vorgesehen ist und die Brenngaszuführung (17) und/ oder -abführung (18) außerhalb des aktiven Bereichs (21') angeordnet ist.
4. Brennstoffzellen-System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen mindestens einem Stromsammler (7, 7') und der dem Stromsammler benachbarten Brennstoffzelle (8) ein Zwischenraum (4) vorgesehen ist.
5. Brennstoffzellen-System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Teil der Zwischenräume (4) Abstandhalter (4') angeordnet sind.
6. Brennstoffzellen-System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter (4') elektrisch leitfähig sind.
7. Brennstoffzellen-System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Kühlmedium-Verteilungsraum (11) und der mindestens eine Kühlmedium-Sammelraum (11') an zwei einander entgegengesetzten Seiten des Stapels (10) angeordnet sind.
8. Brennstoffzellen-System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß alle Außenoberflächen der Brennstoffzellen (8) und die Abstandhalter (4') mit elektrisch isolierendem Material und/oder Schutzmaterial umhüllt sind.
9. Brennstoffzellen-System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmediummantel (9) Kühlmediummantel-Seitenflächen (15, 15') aufweist, die an einander entgegengesetzten Seitenflächen des Stapels (10) angeordnet sind, wobei zwischen mindestens einer Kühlmediummantel-Seitenfläche (15, 15') und der gegenüberliegenden Seitenfläche des Stapels (10) ein freier Raum zur Aufnahme von Kühlmedium (13) vorgesehen ist.
10. Brennstoffzellen-System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmedium-Verteilungsraum (11) und/oder die Kühlmediummantel-Seitenflächen (15, 15') und/oder der Kühlmedium-Sammelraum (11') einstückig ausgebildet sind.
11. Brennstoffzellen-System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmedium-Verteilungsraum (11) und/oder der Kühlmedium- Sammelraum (11') und/oder die Kühlmittelmantel-Seitenflächen (15, 15') als separate Bauteile ausgebildet sind.
12. Brennstoffzellen-System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kühlmedium-Verteilungsraum (11) eine Kühlmedium- Verteilerstruktur (12) angeordnet ist.
13. Brennstoffzellen-System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kühlmittelmantel (9) und mindestens einer Endplatte (6, 6') und/oder mindestens einem Abdeckelement eine Dichtung (16) in der Ebene der Endplatte (6, 6') und/oder in der Ebene des Abdeckelements ausgebildet ist.
14. Brennstoffzellen-System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kühlmediummantel (9) und mindestens einer Endplatte (6, 6') und/oder mindestens einem Abdeckelement eine Dichtung (16') an der Stirnseite der Endplatte (6, 6') und/oder an der Stirnseite des Abdeckelements ausgebildet ist.
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